JPH01259573A - 光二次電池 - Google Patents
光二次電池Info
- Publication number
- JPH01259573A JPH01259573A JP63087497A JP8749788A JPH01259573A JP H01259573 A JPH01259573 A JP H01259573A JP 63087497 A JP63087497 A JP 63087497A JP 8749788 A JP8749788 A JP 8749788A JP H01259573 A JPH01259573 A JP H01259573A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- amorphous silicon
- layer
- copper
- metallic copper
- solid electrolyte
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/548—Amorphous silicon PV cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、光起電圧を発生する太陽電池と通常の二次電
池の機能をあわせ持ち、特に各種電力消費装置駆動用の
無停電電源としての機能を有する光二次電池に間する。
池の機能をあわせ持ち、特に各種電力消費装置駆動用の
無停電電源としての機能を有する光二次電池に間する。
従来の技術
太陽エネルギーを電力として蓄えることにより昼夜の区
別なく電力源として使用できる電源装置はこれまで数多
く提案されている。 （金子正夫著エレクトロニクス
Ｐ９７−１０４、昭和５９）しかしながら現在実用化さ
れているものは、太陽電池で発生した電力を二次電池で
貯蔵し、これを夜間利用しようとする二装置一体型であ
るが、この方式のものは発電部分と充電部分とが各々独
立しているため、装置構成は複雑で大きいものと成って
いた。
別なく電力源として使用できる電源装置はこれまで数多
く提案されている。 （金子正夫著エレクトロニクス
Ｐ９７−１０４、昭和５９）しかしながら現在実用化さ
れているものは、太陽電池で発生した電力を二次電池で
貯蔵し、これを夜間利用しようとする二装置一体型であ
るが、この方式のものは発電部分と充電部分とが各々独
立しているため、装置構成は複雑で大きいものと成って
いた。
これに対して発明者等は、単一素子で光起電圧を発生す
る太陽電池と通常の二次電池の機能をあわせ持つ光二次
電池を提案した（特開昭６１−１１８９７４号公報）。
る太陽電池と通常の二次電池の機能をあわせ持つ光二次
電池を提案した（特開昭６１−１１８９７４号公報）。
発明が解決しよ、うとする課題
しかしながら上記光二次電池での光充電効率つまり人力
照射光に対する充電電流の比は低いものであった。
照射光に対する充電電流の比は低いものであった。
課題を解決するための手段
アモルファスシリコンと金属銅による光起電圧発生部分
を作成し、上記金属銅を共通部分として、銅イオン導電
性固体電解質及びＣ，ｕ ｘＭ Ｓ ２よりなる二次電
池部分を作成し一体化する。
を作成し、上記金属銅を共通部分として、銅イオン導電
性固体電解質及びＣ，ｕ ｘＭ Ｓ ２よりなる二次電
池部分を作成し一体化する。
作用
上述の従来例で述べた光二次電池の光充電効率が低い原
因は次ぎのように考えられる。つまりこの光二次電池は
、Ｃｕ ｘＭ Ｓ ２で表される化合物を主体材料とし
ており、これはＭＢ２を骨格とする層状化合物の層間に
銅原子が配位した構造である。
因は次ぎのように考えられる。つまりこの光二次電池は
、Ｃｕ ｘＭ Ｓ ２で表される化合物を主体材料とし
ており、これはＭＢ２を骨格とする層状化合物の層間に
銅原子が配位した構造である。
その光充電反応はこれに光を照射するとＭＢ２の価電子
帯にホールを作り、それを眉間に配位した銅原子と反応
させるものであった。ところが上記反応ではＭＢ２と銅
原子との結合性が非常に弱く、ＭＢ２の価電子帯に発生
したホールはむしろ伝導帯に励起された電子と再結合す
る割合が多く、これにより光充電反応効率が低いもので
あったと考えられる。本発明ではアモルファスシリコン
と金属銅による光起電圧発生部分を形成し、この部分を
光照射すると、金属銅、銅イオン導電性固体電解質、Ｃ
ｕ ｘＭ Ｓ ２により形成された二次電池部分を上記
光起電圧発生部分で発生させた電力で充電する形態とな
り、上述のごときＣＩＪ ＸＭ Ｓ ２内部でのポール
と電子との再結合による効率の低下は発生しないものと
なる。
帯にホールを作り、それを眉間に配位した銅原子と反応
させるものであった。ところが上記反応ではＭＢ２と銅
原子との結合性が非常に弱く、ＭＢ２の価電子帯に発生
したホールはむしろ伝導帯に励起された電子と再結合す
る割合が多く、これにより光充電反応効率が低いもので
あったと考えられる。本発明ではアモルファスシリコン
と金属銅による光起電圧発生部分を形成し、この部分を
光照射すると、金属銅、銅イオン導電性固体電解質、Ｃ
ｕ ｘＭ Ｓ ２により形成された二次電池部分を上記
光起電圧発生部分で発生させた電力で充電する形態とな
り、上述のごときＣＩＪ ＸＭ Ｓ ２内部でのポール
と電子との再結合による効率の低下は発生しないものと
なる。
実施例
（実施例１）
第１図は、本発明の実施例である光二次電池の構造を示
すものである。大きさ２０Ｘ２０ｍｍ、厚さ１ｍｍのガ
ラス基体ｌの上にＩｎ２Ｏ３とＳｎＯ２の化合物よりな
るＩＴＯを草着し一方を透明電極２、他方を集電電極８
とした。つぎに上記透明電極２の１にアモルファスシリ
コン層３をＣＶＤ法により厚さ０．０４μｍ形成した後
、不純物としてＢをドープしＰ型半導体特性を与えた。
すものである。大きさ２０Ｘ２０ｍｍ、厚さ１ｍｍのガ
ラス基体ｌの上にＩｎ２Ｏ３とＳｎＯ２の化合物よりな
るＩＴＯを草着し一方を透明電極２、他方を集電電極８
とした。つぎに上記透明電極２の１にアモルファスシリ
コン層３をＣＶＤ法により厚さ０．０４μｍ形成した後
、不純物としてＢをドープしＰ型半導体特性を与えた。
さらに連続して上記ＣＶＤ法によりＩ型アモルファスシ
リコン層４を０．４μｍ形成する。ひきっずき上記■型
アモルファスシリコン層上に真空加熱蒸着法により金属
銅層５を１０μｍ形成した。つぎに、上記透明電極２と
同時に形成した集電電極８上に、プラズマＣＶＤ法によ
りＴｉ５２Ｆ’７を１Ｏμｍ形成し、最後に上記真空加
熱蒸着法によりＲｂ Ｃ１１ａ Ｉ Ｉ 、７５Ｃ１３
，２５で表される固体電解質層６を１０μｍ形成し、エ
ポキシ樹脂９により全体をコートし本実施例の電池Ａと
した。なお１０は上記透明電極作成時に同時に作成した
ＩＴＯよりなる負極リード端子であり、上記金属銅層５
に電気的に接触させたものである。
リコン層４を０．４μｍ形成する。ひきっずき上記■型
アモルファスシリコン層上に真空加熱蒸着法により金属
銅層５を１０μｍ形成した。つぎに、上記透明電極２と
同時に形成した集電電極８上に、プラズマＣＶＤ法によ
りＴｉ５２Ｆ’７を１Ｏμｍ形成し、最後に上記真空加
熱蒸着法によりＲｂ Ｃ１１ａ Ｉ Ｉ 、７５Ｃ１３
，２５で表される固体電解質層６を１０μｍ形成し、エ
ポキシ樹脂９により全体をコートし本実施例の電池Ａと
した。なお１０は上記透明電極作成時に同時に作成した
ＩＴＯよりなる負極リード端子であり、上記金属銅層５
に電気的に接触させたものである。
このようにして作成した電池Ａの動作機構を以下説明す
る。金属銅はアモルファスシリコンより小さい仕事間数
を有するため上記Ｐ−１アモルファスシリコンと金属銅
との接合面に光を照射すると光起電圧が発生し、金属銅
が負、Ｐ型アモルファスシリコンが正の電圧となる。そ
こで上記Ｐ型アモルファスシリコンに電気的に接合され
た透明電極２と上記ＴｉＳ２に電気的に接合された集電
電極８を電気的に接続すると、ＴｉＳ２に正電圧が印加
され、金属銅と固体電解質とにより形成された二次電池
はこれにより充電されることになる。
る。金属銅はアモルファスシリコンより小さい仕事間数
を有するため上記Ｐ−１アモルファスシリコンと金属銅
との接合面に光を照射すると光起電圧が発生し、金属銅
が負、Ｐ型アモルファスシリコンが正の電圧となる。そ
こで上記Ｐ型アモルファスシリコンに電気的に接合され
た透明電極２と上記ＴｉＳ２に電気的に接合された集電
電極８を電気的に接続すると、ＴｉＳ２に正電圧が印加
され、金属銅と固体電解質とにより形成された二次電池
はこれにより充電されることになる。
そして外部電気機器の駆動は、これを透明電極２と集電
電極８の間に接続すると上記充電反応と同時に行なわれ
ることに成る。また夜間等の光照射の行なわれないとき
には、上記二次電池部分で光照射の際充電された電力を
集電電極８と負極リード端子１０をとおして使用するこ
とにより昼夜を問わない無停電電源として用いることが
できる。
電極８の間に接続すると上記充電反応と同時に行なわれ
ることに成る。また夜間等の光照射の行なわれないとき
には、上記二次電池部分で光照射の際充電された電力を
集電電極８と負極リード端子１０をとおして使用するこ
とにより昼夜を問わない無停電電源として用いることが
できる。
比較例として、半導体電極に光を照射して生成したホー
ルと第１の電池活物質電極との酸化遭元反応による光充
電電池Ｂを作成した。その断面図を第２図に示す。大き
さ２０Ｘ２０ｍｍ、厚さ１ｍｍのガラス基体１１の上シ
こＩＴＯを２ｍｍ薫蒸し一方を透明電極１２、他方を集
電電極１３とした。つぎに上記透明電極１２の上にＺｒ
Ｓ２層１４をＲＦスパッタ法により厚さ１０μｍ形成し
た後、ひきつずき上記透明電極１２と同時に形成した集
電電極１３上に真空加熱蒸着法により金属銅ｒ＝ ｔ
５をＩＯｌ、１ｍ形成した。最後に上記真空加熱蒸着法
によりＲｂ Ｃｕ ａ Ｉ １．７５ＣＩ ３．２５で
表される固体電解質層１６を１０μｍ形成し、エポキシ
樹脂１７により全体をコートし比較例の電池Ｂとした。
ルと第１の電池活物質電極との酸化遭元反応による光充
電電池Ｂを作成した。その断面図を第２図に示す。大き
さ２０Ｘ２０ｍｍ、厚さ１ｍｍのガラス基体１１の上シ
こＩＴＯを２ｍｍ薫蒸し一方を透明電極１２、他方を集
電電極１３とした。つぎに上記透明電極１２の上にＺｒ
Ｓ２層１４をＲＦスパッタ法により厚さ１０μｍ形成し
た後、ひきつずき上記透明電極１２と同時に形成した集
電電極１３上に真空加熱蒸着法により金属銅ｒ＝ ｔ
５をＩＯｌ、１ｍ形成した。最後に上記真空加熱蒸着法
によりＲｂ Ｃｕ ａ Ｉ １．７５ＣＩ ３．２５で
表される固体電解質層１６を１０μｍ形成し、エポキシ
樹脂１７により全体をコートし比較例の電池Ｂとした。
以上の方法により作成した電池Ａ、 Ｂに対し以下に
述べる試験を行なった。まず外部負荷として１００にΩ
の固定抵抗を用い、光を断続的に照射しながら固定抵抗
の両端の電圧を測定した。その結果を第３図に示す。縦
軸は電池の端子電圧を示し、横軸は経過時間を示してい
る。尚、固定抵抗の接続は電池Ａでは光照射時には端子
２を正、８を負極とし、暗状態では８を正、ｌＯを負極
として切り替、また電池Ｂでは光照射時には端子１３正
と１２負極とし５．暗状態では端子１３負と１２正極と
して接続した。なお光源にはｔｏｏｏルクスの白色蛍光
灯を使用し、２時間の周期で照射と無照射を繰り返した
。
述べる試験を行なった。まず外部負荷として１００にΩ
の固定抵抗を用い、光を断続的に照射しながら固定抵抗
の両端の電圧を測定した。その結果を第３図に示す。縦
軸は電池の端子電圧を示し、横軸は経過時間を示してい
る。尚、固定抵抗の接続は電池Ａでは光照射時には端子
２を正、８を負極とし、暗状態では８を正、ｌＯを負極
として切り替、また電池Ｂでは光照射時には端子１３正
と１２負極とし５．暗状態では端子１３負と１２正極と
して接続した。なお光源にはｔｏｏｏルクスの白色蛍光
灯を使用し、２時間の周期で照射と無照射を繰り返した
。
第３図を見ると明らかなように、比較例の電池Ｂては端
子電圧が時間と共に低下している。これは光照射時の充
電効率が低いため外部負荷を駆動するのに必要な電力に
対し、二次電池部分の充電が不十分であるためと考えら
れる。これに対して、本実施例の電池Ａでは光の断続的
照射サイクルに対しても端子電圧の低下は見られず、光
照射時の充電効率が低いと言う従来例の問題点はこれに
より解決されたということができる。
子電圧が時間と共に低下している。これは光照射時の充
電効率が低いため外部負荷を駆動するのに必要な電力に
対し、二次電池部分の充電が不十分であるためと考えら
れる。これに対して、本実施例の電池Ａでは光の断続的
照射サイクルに対しても端子電圧の低下は見られず、光
照射時の充電効率が低いと言う従来例の問題点はこれに
より解決されたということができる。
（実施例２）
実施例１の電池ＡにおけるＴｉＳ２の代りにＮｂＳ２を
用いた以外は電池構成及び作成法が同一である実施例の
電池Ｃを作成した。これに対し、実施例１と同一の性能
評価試験を行なった。その結果を第４図に示す。これを
見ると分かるように、本実施例の電池Ｃも無停電電源と
しての機能を充分果たしている。
用いた以外は電池構成及び作成法が同一である実施例の
電池Ｃを作成した。これに対し、実施例１と同一の性能
評価試験を行なった。その結果を第４図に示す。これを
見ると分かるように、本実施例の電池Ｃも無停電電源と
しての機能を充分果たしている。
第１図は本発明の一実施例の電池Ａの構造図、第２図は
比較例の電池Ｂの構造図、第３図は電池Ａの特性図、第
４図は本発明の異なる実施例の電池Ｃの特性図である。 ｌ・・・ガラス基体、２・・・透明電極、３・・・Ｐ型
アモルファスシリコン層、４・・・■型アモルファスシ
リコン層、５・・・金属銅層、６・・・固体電解質層、
７・・・ＴｉＳ２層、８・・・集電電極、９・・・エポ
キシ樹脂、１０・・・負極り・・・ド端子、 １１・
・・ガラス基体、１２・・・透明電極、１３・・・集電
電極、１４・・・Ｚｒ５２Ｎ、１５・・・金属銅層、１
６・・・固体電解質層、１７・・・エポキシ樹脂。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか１名第１図 第 ２ 図 １’３集電電糧 第３図 ０ ４− ８ １２ ７６ Ｋ 経通棒間（時間） 第４図 艦通４間（時間）
比較例の電池Ｂの構造図、第３図は電池Ａの特性図、第
４図は本発明の異なる実施例の電池Ｃの特性図である。 ｌ・・・ガラス基体、２・・・透明電極、３・・・Ｐ型
アモルファスシリコン層、４・・・■型アモルファスシ
リコン層、５・・・金属銅層、６・・・固体電解質層、
７・・・ＴｉＳ２層、８・・・集電電極、９・・・エポ
キシ樹脂、１０・・・負極り・・・ド端子、 １１・
・・ガラス基体、１２・・・透明電極、１３・・・集電
電極、１４・・・Ｚｒ５２Ｎ、１５・・・金属銅層、１
６・・・固体電解質層、１７・・・エポキシ樹脂。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか１名第１図 第 ２ 図 １’３集電電糧 第３図 ０ ４− ８ １２ ７６ Ｋ 経通棒間（時間） 第４図 艦通４間（時間）
Claims (1)
- Ｐ型アモルファスシリコン、Ｉ型アモルファスシリコ
ン、金属銅、銅イオン導電性固体電解質、Ｃｕ×ＭＳ＿
２（０＜＝Ｘ＜＝０．１５、ＭはＴｉ、Ｎｂのいずれか
）を順次積層してなり、前記Ｉ型アモルファスシリコン
と前記金属銅との接合面に光を照射することにより前記
Ｐ型アモルファスシリコンと前記金属銅との間に光起電
圧を発生し、これにより前記金属銅、銅イオン導電性固
体電解質、Ｃｕ＿ｘＭＳ＿２により構成された光二次電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63087497A JPH01259573A (ja) | 1988-04-08 | 1988-04-08 | 光二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63087497A JPH01259573A (ja) | 1988-04-08 | 1988-04-08 | 光二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01259573A true JPH01259573A (ja) | 1989-10-17 |
Family
ID=13916607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63087497A Pending JPH01259573A (ja) | 1988-04-08 | 1988-04-08 | 光二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01259573A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110911634A (zh) * | 2018-09-14 | 2020-03-24 | 比亚迪股份有限公司 | 正极材料及其制备方法以及锂电池正极片和固态锂电池 |
-
1988
- 1988-04-08 JP JP63087497A patent/JPH01259573A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110911634A (zh) * | 2018-09-14 | 2020-03-24 | 比亚迪股份有限公司 | 正极材料及其制备方法以及锂电池正极片和固态锂电池 |
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